Сполука твердіючої суміші для забивки шпурових і свердловинних зарядів

Сполука твердіючої суміші для забивки шпурових і свердловинних зарядів, що містить природний ангідрит, алюмокалієвий галун і воду, яка відрізняється тим, що вона містить природний ангідрит фракції dфр = 3-5мм і додатково хвости збагачення вугілля (мул) фракції dфp = 0,25-0,5мм вологістю 13-15% та лігносульфонати при такому співвідношенні компонентів, мас. %: алюмокалієвий галун 10,1-13,4 вода 15,4-23 лігносульфонати 7,5-10,3 суміш 60% природного ангідриту фракції dфр = 3-5мм і 40% хвостів збагачення вугілля (мулу) фракції dфp решта. = 0,25-0,5мм вологістю 13-15% Винахід стосується до гірничо-видобувної промисловості і призначений для закладки виробленого простору, а також може бути використаний для поліпшення стану гірничих виробок шляхом зміцнення і тампонажу порід в закріпному просторі, для забивки шпурових і свердловинних зарядів тощо. Відомі твердіючи суміші на основі цементу [1, 2], наприклад, напружений цемент, водостійкий руйнуючий цемент, який одержаний змішуванням при раціональному співвідношенні глиноземистого цементу, надміцного будівельного гіпсу, молотого високоосновного гідроаманінату кальцію, розчиненого водою, а також невибухова руйнуюча речовина (випускається НДІ ім. П.П. Будинкова), одержана через спеціальний випал карбонатних порід із наступним подрібненням продукту і введенням добавок із спеціальних каталізаторів [3]. Недоліком відомих твердіючих сумішів, наприклад, напружених цементів, є багатокомпонентність сполуки, необхідність повторного зволожування після твердіння для досягнення ефекту розширення, показники яких недостатні для по ліпшення деформаційних характеристик суміші. Причому, загальними недоліками наведених відомих сумішей, що твердіють, є складність і трудомісткість, а також енергоємність їх виробництва, обумовлені необхідністю тривалого високотемпературного випалу, наступного подрібнення компонентів та розподіл на дрібні фракції. Як наслідок, відомі сполуки характеризуються високою вартістю, яка досягає до 30-50грн. за кг. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним за прототип, є швидко твердіюча суміш [4], яка містить природний ангідрит 40-45% крупністю 0-5мм і 30-35% із вмістом класу 0-0,25мм, сульфати натрію і заліза, алюмокалієвий галун і воду при такому вмісті компонентів, в мас. % Природний ангідрит 88,6-88,90 Сульфат натрію 0,35-0,45 Сульфат заліза 0,40-0,50 Алюмокалієвий галун 0,45-0,65 Вода Решта Ця сполука має такі характеристики: Міцність твердої маси через 7 15-20МПа діб. (19) UA (11) 86149 (13) C2 (21) a200709707 (22) 28.08.2007 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) БУЛАТ АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, ПЕРЕПЕЛИЦЯ ВАЛЕНТИН ГРИГОРОВИЧ, UA, ІЩЕНКО КОСТЯНТИН СТЕПАНОВИЧ, UA, ОСІННІЙ ВАЛЕНТИН ЯКОВИЧ, UA, ОСІННЯ НАТАЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА, UA, КОНОВАЛ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, UA, ІЩЕНКО ОЛЕКСІЙ КОСТЯНТИНОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ ІМ. М.С. ПОЛЯКОВА НАН УКРАЇНИ, UA (56) UA 14227, A1, 25.04.1997 UA 64683, C2, 16.02.2004 SU 619681, 15.08.1978 SU 1580027, A1, 23.07.1990 RU 2047777, C1, 10.11.1995 3 Коефіцієнт пластичності 1,15 Час початку твердіння 0,5час.год. Зчеплення 0,02МПа Кут внутрішнього тертя 9° Коефіцієнт внутрішнього тертя 0,19 Недоліками сполуки є відносно невисока міцність та щільність упаковки зерен у суміші, яка не забезпечує якісне зчеплення її з піщаноглинистими породами, рухомість одержаної суміші, відсутність здатності до розширювання, і як наслідок - низька якість забивки шпурових і свердловинних зарядів, нерівномірність заповнення закріпного і виробленого простору тощо. В основу винаходу поставлена задача удосконалення сполуки твердіючої суміші для набійки шпурових і свердловинних зарядів, в якій за рахунок заміни природного ангідриту крупністю 00,25мм, сульфатів натрію і заліза хвостами (мулом) крупністю фракції dфp=0,25-0,5мм і вологістю 13-15% - відходами переробки вугільного концентрату на збагачувальних фабриках і лігносульфонатами -"Концентрат сульфіто-дріжджевої бражки" марки КБТ, тверде [5] - відходи переробки деревини, досягається поліпшення технологічних властивостей, стабільність фізико-механічних характеристик суміші, здатність розширюватися під час твердіння і, як наслідок, скорочення терміну приготування, часу початку твердіння (схоплювання) суміші, зміцнення та зчеплення з боковими породами. Поставлена задача вирішується тим, що в сполуку твердіючої суміші для набійки шпурових і свердловинних зарядів, яка містить природний ангідрит, алюмокалієвий галун і воду, згідно винаходу, додатково вводять хвости (мули) крупністю фракції dфp=0,25-0,5мм і вологістю 13-15% і лігносульфонати при такому співвідношенні компонентів, в мас.%: Алюмокалієвий галун 10,1-13,4 Вода 15,4-23,0 Лігносульфонати 7,5-10,3 Природний ангідрит, який містить 60% фракції dфр=3-5мм, і 40% хвости (мул) фракції dфр=0,25Решта 0,5мм, вологістю 13-15% Раціональне співвідношення в'яжучого - хвости (мули) крупністю фракції dфp=0,25-0,5мм і вологістю 13-15% та подрібненого природного ангідриту крупністю фракції dфp=3-5мм, лігносульфонатів, твердіючої добавки - алюмокалієвий галун і води в суміші, яка заявляється, забезпечує підтримання стабільних фізико-механічних характеристик. Технологічні переваги нової сполуки полягають у тому, що є можливість суттєво змінити параметри фізико-механічних характеристик суміші, надання сполуці здатності розширюватися при твердінні, які дозволяють поліпшити технологічні можливості обладнання із транспортування суміші за рахунок збільшення щільності упаковки зерен при раціональному співвідношенні компонентів у суміші. Оптимальна щільність під час упаковки зерен у сполуці і структурна міцність досягається введенням у сполуку суміші подрібненого природного 86149 4 ангідриту крупністю фракції dфp=3-5мм в кількості не менше 60% по відношенню до в'яжучого, хвостів (мулу). Заявлена твердіюча суміш відрізняється від відомого складу введенням нових компонентів: хвостів (мулу) крупністю фракції dфp=0,25-0,5мм і вологістю 13-15% - відходу переробки вугільного концентрату на збагачувальних фабриках і лігносульфонатів - «Концентрат сульфіто-дріжджевої бражки» марки КБТ, тверде - відходи переробки деревини, які містять солі лігносульфонових кислот з катіонами лужноземельних металів (кальцію, магнію) або їх суміші і вилучення зі сполуки суміші природного ангідриту крупністю фракції dфp=00,25мм, сульфатів натрію та заліза. Присутність у суміші природного ангідриту крупністю фракції dфp=3-5мм., що, є основою нової сполуки, а заповнення міжфракційного простору хвостами (мулом) крупністю фракції dфp=0,25-0,5мм і вологістю 1315% та зв'язуючого їх водного розчину лігносульфонатів дозволяє сформувати стабільну суміш, високої щільності, пластичності та рухомості при транспортуванні по трубопроводах, а введення алюмокалієвого галуна надасть їй значну міцність під час твердіння. В результаті змішування наведених компонентів при оптимальному співвідношенні їх у суміші, формується сполука зі стійкими деформаційними і фізико-механічними характеристиками. Покращення технологічної безпеки ведення гірничих робіт на глибоких горизонтах шахт і рудників, екологічної безпеки промислово розвинутих регіонів достягається за рахунок використання в сполуці суміші хвостів (мулу - відходу переробки вугільного концентрату на збагачувальних фабриках) і лігносульфонатів (відходи переробки деревини). Для експериментальної перевірки заявленої твердіючої сполуки були приготовані три суміші: одна при нижніх значеннях співвідношень компонентів суміші; друга – при середніх значеннях співвідношень і третя – при верхніх значеннях співвідношень компонентів у суміші. Нижче приведені характеристики розробленої твердіючої суміші, які одержані розрахунковим і експериментальним шляхом. Щільність суміші 2015-2020кг/м3 Коефіцієнт внутрішнього тертя 0,26-0,30 Коефіцієнт пластичності 1,25-1,30 Час початку твердіння суміші 0,2-0 год. Міцність суміші на одноосний 25-30МПа стиск Деформація 1,5-2,5мм Зчеплення 0,3-0,5МПа Тиск набухання 3-5МПа Розроблену твердіючу суміш можна використовувати для забивки шпурових і свердловинних зарядів, а також для механізованої закладки виробленого і закріпного простору, укладання бутових смуг формування набійки в шпурових і свердловинних зарядах тощо, в шахтах і рудниках з різними гірничогеологічними умовами. 5 86149 Джерела інформації: 1. Михайлов В.В. Расширяющиеся и напрягающие цементы и самонапряженные железобетонные конструкции / Михайлов В.В., Литвер С.Л. М.: Стройиздат, 1974. -312с. 2. Справочник по гражданскому строительству. - К.: Госгортехиздат УССР, 1959. -с. 160-161. Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 3. Невзрывчатое разрушающее средство (НРС-1). - ВНИИСтроит. им. П.П. Будникова. - М.: ПИК ВИНИТИ, 1985. - 4с. 4. А.С. СССР №619681. Е 21 F 15/00. Состав бысторотвердеющей смеси. Пиньковский Г.С. и др., 1978.- БИ №30 (прототип). 5. Сапотницкий С.А. Использование сульфатных щелоков. - М.: Лесная промышленность, 1965. – 123с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601